磁学现象与物质的磁性
磁铁为什么会有磁性 磁性的本质
磁铁为什么会有磁性磁性的本质一、物质磁性的起源如果磁是电磁以太涡旋，一个磁铁，没看到任何电磁以太的涡旋，为什么会有磁性？我们的回答是：物质的磁性起源于原子中电子的运动，电子的运动会产生一个电磁以太的涡旋。
早在1820年，丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学联系起来。
为了解释永磁和磁化现象，安培提出了分子电流假说。
安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分子电流相当一个基元磁体。
当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故使整个物体不显磁性。
在外磁场作用下，等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。
磁现象和电现象有本质的联系。
物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。
乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念，是把电子看成一个带电的小球，他们认为，与地球绕太阳的运动相似，电子一方面绕原子核运转，相应有轨道角动量和轨道磁矩，另一方面又绕本身轴线自转，具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。
施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。
（现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。
）电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性，人们常用磁矩来描述磁性。
因此电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。
因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。
每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。
是原子磁矩的单位，。
因为原子核比电子重2000倍左右，其运动速度仅为电子速度的几千分之一，故原子核的磁矩仅为电子的千分之几，可以忽略不计。
孤立原子的磁矩决定于原子的结构。
原子中如果有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。
磁学与磁性材料
磁学与磁性材料磁性材料是一类特殊的材料，具有吸引或排斥铁磁物质的能力。
磁学是研究磁现象和磁性材料的学科。
本文将对磁学和磁性材料的相关概念、应用和发展进行探讨。
一、磁学的基本概念磁学是物理学的一个分支，主要研究磁性现象和磁性材料的性质。
它涉及磁场、磁矩、磁感应强度和磁化强度等基本概念。
磁场是指周围存在磁流的区域，它可以由磁铁、电流或磁体产生。
磁矩是物质内部微小的磁元件，它具有带电粒子产生的磁性。
磁感应强度是磁场对空间中的磁性物体施加的作用力，可以用来描述磁场的强度和方向。
磁化强度是磁性材料在外磁场作用下磁化的程度。
二、磁性材料的分类与性质磁性材料可以根据其磁性质分为铁磁材料、顺磁材料和抗磁材料。
铁磁材料具有明显的自发磁化特性，如铁、镍、钴等。
顺磁材料受外磁场作用后，磁化方向和磁场方向一致，如氧化铁、铁氧体等。
抗磁材料不具备自发磁化特性且在外磁场下磁化弱，如铜、银等。
磁性材料的性质与其微观结构密切相关。
在铁磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化；在顺磁材料中，外加磁场作用下，电子磁矩与磁场方向一致；在抗磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化方向相反。
三、磁性材料的应用领域磁性材料在众多领域中都起着重要作用。
在电子技术领域，磁性材料广泛应用于电感器、变压器、磁盘驱动器等设备中；在能源领域，磁性材料用于制造磁能转换器件，如风力发电机、水力发电机等；在医学领域，磁性材料在核磁共振成像、磁控释药等方面具有广泛应用；在磁记录领域，磁性材料用于制造硬盘、磁带等存储设备。
四、磁学与磁性材料的发展趋势随着科学技术的不断进步，磁学和磁性材料领域也在不断发展。
一方面，磁学的理论模型和磁性材料的制备工艺不断改进，使得磁性材料的性能得到了提升；另一方面，新型磁性材料的研究和应用也不断推进，如自旋电子学材料、磁性纳米粒子等。
这些新材料和新技术的出现，不仅给电子技术、信息技术和能源技术等领域带来了新的发展机遇，还为科学家们研究磁学现象和磁性材料的本质提供了更多的实验条件和理论基础。
磁学的基础概念和磁性材料特性
磁学的基础概念和磁性材料特性磁学是物理学的一个重要分支，研究物质中的磁性现象以及磁场的产生和作用。
磁学的研究内容非常广泛，从最基本的磁性概念到磁性材料的特性都是磁学的重要内容。
磁性是物质的一种基本性质，表现为物质在外磁场作用下产生磁化的能力。
根据物质对外磁场的响应，可以将物质分为顺磁性、抗磁性和铁磁性三类。
顺磁性是指物质在外磁场作用下，磁矩与外磁场方向相同，而磁化强度较弱，且随外磁场的增强而增加。
顺磁性物质中的原子或离子具有未成对的电子自旋，这些电子自旋在外磁场的作用下会被排列起来，从而产生顺磁性。
抗磁性是指物质在外磁场作用下，磁矩与外磁场方向相反，且磁化强度较弱。
抗磁性物质中的原子或离子的电子自旋总数为偶数，因此在外磁场的作用下，磁矩相互抵消，导致物质呈现出抗磁性。
铁磁性是指物质在外磁场作用下，磁矩与外磁场方向相同，且磁化强度较强。
铁磁性物质中的原子或离子具有未成对的电子自旋，并且这些电子自旋在外磁场的作用下会被排列起来，形成一个较强的磁矩。
铁磁性物质在外磁场的作用下，磁矩的排列会发生变化，从而产生明显的磁化。
磁性材料是指具有磁性的物质，广泛应用于电子、通信、磁存储等领域。
根据磁性材料的特性，可以将其分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料是指在外磁场作用下，能够快速磁化和去磁化的材料。
软磁性材料具有低的矫顽力和高的磁导率，能够有效地吸收和放出磁场能量。
软磁性材料广泛应用于变压器、电感器等电子设备中，用于实现能量的传输和转换。
硬磁性材料是指在外磁场作用下，能够长时间保持磁化状态的材料。
硬磁性材料具有高的矫顽力和高的剩磁，能够产生强大的磁场。
硬磁性材料广泛应用于磁头、磁盘等磁存储设备中，用于实现信息的读写和存储。
除了软磁性材料和硬磁性材料，还存在一些特殊的磁性材料，如铁氧体、钕铁硼和钴磁体等。
这些材料具有特殊的磁性特性，可以在特定的应用领域中发挥重要作用。
总之，磁学是物理学的一个重要分支，研究物质中的磁性现象以及磁场的产生和作用。
磁学中的磁场与磁性材料之间的强度和能量关系
磁学中的磁场与磁性材料之间的强度和能量关系磁场是一个我们日常生活中常见的物理现象，它存在于自然界的各个角落。
磁性材料则是能够产生、感应或受到磁场作用的物质。
磁场和磁性材料之间的关系涉及到磁场的强度和磁性材料的能量。
本文将探讨磁学中磁场与磁性材料之间的强度和能量关系。
磁场的强度指的是磁场的大小和方向。
磁场的大小可以通过磁感应强度来衡量，它表示单位面积上通过的磁力线的数量。
磁感应强度的单位是特斯拉(Tesla)，通常用符号B表示。
磁感应强度越大，表示磁场越强。
磁性材料是指能够被磁场吸引或排斥的物质。
磁性材料可以分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料。
铁磁性材料是指在外加磁场下能够保持磁化状态的材料，如铁、镍和钴等。
顺磁性材料是指在外加磁场下会被磁化的材料，如铝、铜和氧化铁等。
抗磁性材料是指在外加磁场下不会被磁化的材料，如金、银和铜等。
磁场和磁性材料之间的能量关系可以通过磁场的能量和磁性材料的磁化能量来理解。
磁场的能量是指磁场具有的能量形式，它可以通过磁场的磁能来表示。
磁能是指单位体积内的磁场能量，它与磁感应强度的平方成正比。
当磁感应强度增大时，磁能也会增大。
磁性材料的磁化能量是指磁性材料在外加磁场下磁化所具有的能量。
磁化能量与磁性材料的磁化强度和磁场的大小有关。
磁化强度是指磁性材料在外加磁场下磁化的程度，它与磁感应强度成正比。
当磁感应强度增大时，磁化强度也会增大，从而磁化能量也会增大。
磁场和磁性材料之间的强度和能量关系可以通过磁场的作用力和磁性材料的磁矩来理解。
磁场对磁性材料的作用力与磁场的强度和磁性材料的磁矩有关。
磁矩是指磁性材料在外加磁场下所具有的磁性。
磁矩的大小和方向决定了磁场对磁性材料的作用力的大小和方向。
当磁场的强度增大或磁性材料的磁矩增大时，磁场对磁性材料的作用力也会增大。
总之，磁场和磁性材料之间的强度和能量关系是相互影响的。
磁场的强度和磁性材料的能量是通过磁感应强度、磁化强度、磁能和磁化能量来描述的。
电磁学初中物理
电磁学初中物理第一节磁现象磁场1.磁现象(1)磁性：物体能够吸引钢铁、钴、镍一类物质（吸铁性）的性质叫磁性。
(2)磁体：具有磁性的物体，叫做磁体。
磁体具有吸铁性和指向性：指南北。
(3)磁体的分类：①形状：条形磁体、蹄形磁体、针形磁体；①来源：天然磁体（磁铁矿石）、人造磁体；①保持磁性的时间长短：硬磁体（永磁体）、软磁体。
(4)磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。
磁极在磁体的两端。
磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱。
水平面自由转动的磁体，指南的磁极叫南极（S），指北的磁极叫北极（N）作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
说明：最早的指南针叫司南。
一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极。
(5)磁体的指向性：可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针，静止后总是一个磁极指南（叫南极，用S表示），另一个磁极指北（叫北极，用N表示）。
无论磁体被摔碎成几块，每一块都有两个磁极。
(6)磁极间的相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。
（若两个物体互相吸引，则有两种可能：①一个物体有磁性，另一个物体无磁性，但含有钢铁、钴、镍一类物质；①两个物体都有磁性，且异名磁极相对。
）(7)磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。
钢和软铁都能被磁化：软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料；钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。
所以钢是制造永磁体的好材料。
磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极，异名磁极相互吸引的结果。
(8)物体是否具有磁性的判断方法：①根据磁体的吸铁性判断。
①根据磁体的指向性判断。
①根据磁体相互作用规律判断。
①根据磁极的磁性最强判断。
2.磁场(1)磁场：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质。
磁场看不见、摸不着我们可以根据它所产生的作用来认识它。
这里使用的是转换法。
通过电流的效应认识电流也运用了这种方法。
(2)磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。
(整理)磁学现象与物质的磁性
磁学现象与物质的磁性人们很早就发现磁性材料具有特殊的功能特性。
公元前3世纪，《吕氏春秋·精通篇》中就出现“石，铁之母也。
以有磁石，故能引其子；石之不慈者，亦不能引也”的记载，叙述了磁性材料可以吸引特定的物质，如铁等。
在战国末期韩非所著的《有度篇》中已出现“故先王以立司南以端前夕”的记载；而在东汉王充的《论衡·是应篇》中出现了“司南之勺，投之于地，其柢指南”的记载，叙述了磁性材料具有南北极，可以指示南北方向的特性。
北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中已有制作指南针的详尽描述，明朝《萍洲可谈》中出现船舶在苏门答腊海中航行时应用指南针的详细记载，叙述了磁性材料的应用。
在欧洲，人们在小亚细亚的Magnesia 地区发现了磁铁矿，因而人们把磁石叫做Magnet 。
人们虽然很早就发现了磁性的存在，但对磁性现象本质的认识却经历了相当长的时间。
1820年，奥斯特发现了电流的磁效应，1831年法拉第发现了电磁感应定律以及楞次发现的楞次定律，人们才逐渐揭开了磁性的奥秘。
随着原子结构的被揭露，尤其是量子力学的成就，人们对目前磁性的物理本质才有了一个大体满意的解释。
一、磁及磁现象的根源是电荷的运动1.1 一些基本的磁现象当电流通过一条导线，生成一个方向由右手定则指示的磁场。
如果大拇指指示正向电流I 的方向，四指就指示磁场B 的方向。
如果一条载流的长导线被卷成圆筒形，环绕圆筒线圈可观察到一个磁场；磁场的形状具有环环相叠的圆柱对称性，它的方向由右手定则规定。
此时，四指指示电流方向，拇指给出线圈内部的磁场方向。
外部的磁场具有圆环对称性。
而地球磁场源自地球熔融铁核的流动。
这种流动才使图中罗盘针的黑端指示出地理北极的方向。
假定一根棒状磁体按图1-3从一个线圈内部向外移开，在线圈绕组的两端可检测到一个电压脉冲。
电压源自线圈内磁力线的变化。
感生电压遵从Lenz 定律—如果线圈内的磁力线发生变化，由此在线圈内感生的电压是这样的．由它产生的电流决定的磁场与初始的变化方向相反。
磁学基础知识
磁学基础知识一、磁性材料1.磁性：物体吸引铁、镍、钴等物质的性质。
2.磁体：具有磁性的物体。
3.磁极：磁体上磁性最强的部分，分为南极和北极。
4.磁性材料：具有磁性的物质，如铁、镍、钴及其合金。
5.硬磁材料：一经磁化，磁性不易消失的材料，如铁磁性材料。
6.软磁材料：磁化后，磁性容易消失的材料，如软铁、硅钢等。
7.磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质，它影响着磁体和铁磁性物质。
8.磁场线：用来描述磁场分布的假想线条，从磁南极指向磁北极。
9.磁感线：用来表示磁场强度和方向的线条，从磁南极出发，回到磁北极。
10.磁通量：磁场穿过某一面积的总量，用Φ表示，单位为韦伯（Wb）。
11.磁通密度：单位面积上磁通量的大小，用B表示，单位为特斯拉（T）。
三、磁场强度1.磁场强度：磁场对单位长度导线所产生的力，用H表示，单位为安培/米（A/m）。
2.磁感应强度：磁场对放入其中的导线所产生的磁力，用B表示，单位为特斯拉（T）。
3.磁化强度：磁性材料内部磁畴的磁化程度，用M表示，单位为安培/米（A/m）。
4.磁化：磁性材料在外磁场作用下，内部磁畴的排列发生变化，产生磁性的过程。
5.顺磁性：磁化后，磁畴的排列与外磁场方向相同的现象。
6.抗磁性：磁化后，磁畴的排列与外磁场方向相反的现象。
7.铁磁性：磁化后，磁畴的排列在外磁场作用下，相互一致的现象。
8.磁路：磁场从磁体出发，经过空气或其他磁性材料，到达另一磁体的路径。
9.磁阻：磁场在传播过程中遇到的阻力，类似于电学中的电阻。
10.磁导率：材料对磁场的导磁能力，用μ表示，单位为亨利/米（H/m）。
11.磁芯：具有高磁导率的材料，用于集中和引导磁场。
六、磁现象的应用1.电动机：利用电流在磁场中受力的原理，将电能转化为机械能。
2.发电机：利用磁场的变化在导体中产生电流的原理，将机械能转化为电能。
3.变压器：利用电磁感应原理，改变交流电压。
4.磁记录：利用磁性材料记录和存储信息，如硬盘、磁带等。
第三章 磁学性能(磁性及其物理本质)
五、影响金属抗磁性及顺磁性的因素
；六、 磁化率的测量
磁秤 利用试样在非 均匀磁场中的受力情 况来确定它的磁化率。
利用与标准试样对比来确定它的磁化率。
但还有相当多的固溶体顺磁物质，特别是过渡族金属元 素是不符合居里定律的。它们的原子磁化率和温度的关系需 用居里-外斯定律来表达 。
居里-外斯定律
为居里温度 。 2. 磁化率与温度无关的顺磁质 碱金属Li、Na、K、Rb属于此类。
3.存在反铁磁体转变的顺磁体 过渡族金属及其合金或它们的化合物属于这类 顺磁体。它们都有一定的转变温度，称为反铁磁居 里点或尼尔点，以TN表示。当温度高于TN时，它们 和正常顺磁体一样服从居里-外斯定律，且△＞0； 当温度低于TN时，它们的χ随T的下降而下降，当 T→OK时，χ→常数；在TN处χ有一极大值，MnO、 MnS、NiCr、CrS-Cr2S、Cr2O3、FeS2、FeS等都属这 类。
顺磁体的χ-T 关系曲线示意图
四、金属的抗磁性与顺磁性 金属是由点阵离子和自由电子构成的，故金属的 磁性要考虑到点阵结点上正离子的抗磁性和顺磁性， 以及自由电子的抗磁性与顺磁性。 正离子的抗磁性源于其电子的轨道运动，正离子 的顺磁性源于原子的固有磁矩。 而自由电子的磁性的顺磁性源于电子的自旋磁矩， 自由电子的抗磁性源于共在外磁场中受洛仑兹力而 作的圆周运动，这种圆周运动产生的磁矩同外磁场 反向。 四种因素竞争的结果决定物质是否是抗磁体或 顺磁体。
电子循轨磁矩
电子的自旋磁矩
原子核的自旋磁矩
3.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 物质的磁性及其物理本质
3.2.1 原子磁性
原子由原子核和核外电子构成，核外电子在各自 的轨道上绕核运动的同时还进行自转运动。因此，分 别具有轨道磁矩和自旋磁矩。
有趣的磁学实验
有趣的磁学实验
磁学实验是一种非常有趣的实验，可以帮助我们更好地了解磁性的本质和特性。
以下是一些有趣的磁学实验：
1. 磁铁和铁屑实验：将磁铁放在铁屑上面，可以看到铁屑会被磁铁吸附。
这是因为磁铁具有磁场，可以产生吸引力，吸引铁屑上的铁磁性物质。
2. 磁场漩涡实验：在一个平面上放置一个强磁铁，然后在磁铁周围放置一些小磁铁，可以看到小磁铁会形成一些漩涡状的形态。
这是因为磁场在空间中会产生一些涡旋结构，从而形成漩涡效应。
3. 磁性材料测试实验：将磁性材料放在一个磁场中，可以测试出该材料的磁性强度和磁性方向。
这种实验可以用于测试磁性材料的性能和应用。
4. 磁悬浮实验：在一个强磁场中，可以将一些磁性物体悬浮在空中。
这种实验可以用于磁悬浮列车、磁悬浮飞行器等高科技领域。
总之，磁学实验可以让我们更好地了解磁性的本质和特性，也可以应用于一些高科技领域，是一种非常有趣的实验。
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材料的磁性与磁学性质的研究
材料的磁性与磁学性质的研究磁性是指物质对外界磁场的响应，并产生与磁场有关的性质和现象。
磁性广泛存在于自然界中的各种材料中，包括金属、陶瓷、多晶材料等。
磁性的研究是材料科学领域的重要方向之一，对于深入理解材料的物理性质和发展磁性材料具有重要意义。
材料的磁性取决于其微观结构和化学成分。
一般来说，材料的磁性是由材料中的自由电子或离子在外加磁场下的运动所决定的。
在材料中，自由电子具有自旋和轨道角动量，这些角动量对于材料的磁性起着重要作用。
通过实验研究和理论模拟，科学家们可以深入探索材料的磁性特性，并进一步开发出具有特殊磁学性质的新材料。
磁性材料的研究始于古代中国和希腊，最早的磁石发现于唐代时期。
欧洲的大航海时代奠定了磁学研究的基础，其中包括William Gilbert对磁铁的研究。
到了18世纪，磁学研究逐渐发展为一个独立的科学领域，并与电学发展形成紧密联系。
庞大的磁学研究群体涌现出许多重要的科学家，例如安德烈-玛丽·安培、迈克尔·法拉第等。
他们通过实验和理论工作，为磁性材料研究奠定了坚实的基础。
材料的磁性可以分为软磁性和硬磁性。
软磁性材料具有高导磁率和低磁滞，适用于电感器、变压器等器件。
硬磁性材料则具有较大的磁畴耦合和高矫顽力，适用于制作永磁体等器件。
通过调控材料的微观结构和化学成分，科学家们可以制备出具有不同磁性的材料，满足不同领域和应用的需求。
磁学性质的研究涉及磁矩、磁畴、磁化率以及磁滞等。
磁矩是物质产生磁性的基本原因，它描述了材料中磁性粒子的磁性特性。
磁畴是材料中一种特殊的有序结构，它由一组具有同向磁矩的原子或磁性颗粒组成。
磁畴之间的耦合和磁畴壁的运动对于材料的磁性具有重要影响。
磁化率是衡量材料对外加磁场响应的指标，它可以分为顺磁性和抗磁性两种。
顺磁性材料在外加磁场下磁化，而抗磁性材料在外加磁场下反磁化。
磁滞是指材料在磁场变化时表现出的非线性行为，它反映了材料内部磁化的随时间的变化。
磁学和磁性材料的研究和应用
磁学和磁性材料的研究和应用磁学和磁性材料是一门既基础又应用广泛的学科。
在当今高科技时代，各种电子设备都需要使用到磁性材料，如硬盘、手机、电吹风等等，都需要使用这种材料。
同时，磁学研究也是各国科学院研究的重要领域之一。
本文将介绍磁学和磁性材料的研究以及应用领域。
磁学的基本原理首先，我们需要了解磁学的基本原理。
磁学研究的核心是磁场和磁性材料之间的相互作用。
磁场是由带电粒子（如电子、质子）产生的一种物理现象，它可以使某些物体具有磁性。
而磁性材料则是指那些受磁场作用很明显的物体。
磁性材料被分为铁磁性、亚铁磁性和顺磁性三类。
铁磁性材料，如铁、钴、镍，具有很强的自发磁化作用，即在无外界磁场的情况下仍能具有一定的磁性。
而亚铁磁性材料，如铬和锰，虽然具有一定的磁性，但是自发磁化很弱，需要外界磁场的作用才能表现出来。
最后，顺磁性材料，如氧气、铝、银等，则是指那些在外界磁场下会发生反应的物质，但是它们本身并不具有磁性。
磁性材料的应用磁性材料的应用广泛，特别是在电子科技领域。
最常见的应用就是硬盘存储器。
硬盘通过磁性材料记忆信息，可以将大量的数据存储在里面。
磁性材料还可以用于电动机、电磁铁、变压器等电子设备的制造。
此外，磁性材料还可以用于医疗领域。
我们熟知的MRI（磁共振成像）就是应用了磁性材料的原理制成的。
MRI可以通过扫描身体内部的磁性信号，来获得人体的影像信息。
同时，磁性材料也可以用于制造超导体，这种材料具有超强磁性，可以应用于磁悬浮列车、核磁共振等领域。
磁学实验和磁学研究磁学研究除了应用领域的探索外，也有很多基础理论研究。
磁性材料的磁化总是伴随着能量的变化，因此，研究磁性材料的磁化可以为同样有能量变化特征的其他物理问题提供参考。
而且，磁性材料的磁化既有微观时间尺度内的动态演变，也有宏观空间尺度内的形态变化。
这种双重性质，使磁学研究成为了一个兼容并蓄的综合性学科。
在磁学研究中，磁化曲线研究则是一个重要的内容。
磁化曲线是磁性材料在外加磁场下磁化强度随磁场强度的变化曲线。
关于磁性的原理
关于磁性的原理磁性是物质的一种性质，即具有吸引铁和磁物质的能力。
磁性的原理可以从原子和分子层面以及电磁学角度来解释。
从原子和分子层面来看，磁性是由物质中存在的磁性原子或分子引起的。
对于每个原子或分子而言，其内部存在着电子，而电子带有自旋和轨道角动量，且带电运动的电子会产生磁矩。
当原子或分子内的所有电子的磁矩方向相互平衡时，物质不具有磁性；而当电子的磁矩相互作用并趋于平行时，物质会表现出磁性。
具体来说，磁性可以来源于两种不同的机制：顺磁和铁磁。
顺磁是指物质中的原子或分子具有未配对的电子，这些电子的磁矩在外加磁场作用下趋于平行，并使整个物质表现出磁性。
常见的顺磁物质有空气、铝和铜等。
铁磁是指物质中的原子或分子具有自旋离子、金属离子或配位离子，这些离子的自旋强烈地相互作用，使整个物质表现出强烈的磁性。
铁磁物质有钴、铁、镍等。
从电磁学角度来看，磁性可以解释为电流在运动中所产生的磁场以及磁场对电流的作用。
在电流通过导线时，围绕导线会形成一个环绕状的磁场。
这个磁场的方向可以由右手定则来确定：将右手竖直地握住导线，使得四指的方向与电流方向相同，则大拇指所指的方向即为磁场的方向。
在磁性物质中，原子或分子的磁矩受到在其周围形成的磁场的影响。
当一个磁场作用于磁性物质时，原子或分子的磁矩会趋于调整方向以与外加磁场相匹配。
这种调整磁矩方向的过程是通过物质中的电子自旋或轨道角动量与外加磁场相互作用来实现的。
当所有的磁矩趋于平行时，磁性物质就会呈现出显著的磁性。
另外，磁性还可以通过电磁感应的原理来解释。
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体中的电流发生变化时，会产生一个与之相对应的变化磁场。
而根据安培定律，一个变化磁场会诱导出周围的导体中电流的变化。
因此，当一个导体中电流发生变化时，会在周围形成一个磁场，并诱导出其他物质中的电流变化。
这种电磁感应的过程也可以解释一些磁性现象，例如磁铁可以吸引铁或磁物体。
总结起来，磁性的原理可以从原子和分子层面解释为在物质中存在的磁性原子或分子的相互作用；也可以从电磁学角度解释为电流所产生的磁场以及磁场对电流的作用。
磁铁为什么会有磁性 磁性的本质
磁铁为什么会有磁性磁性的本质一、物质磁性的起源如果磁是电磁以太涡旋，一个磁铁，没看到任何电磁以太的涡旋，为什么会有磁性？我们的回答是：物质的磁性起源于原子中电子的运动，电子的运动会产生一个电磁以太的涡旋。
早在1820年，丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学联系起来。
为了解释永磁和磁化现象，安培提出了分子电流假说。
安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分子电流相当一个基元磁体。
当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故使整个物体不显磁性。
在外磁场作用下，等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。
磁现象和电现象有本质的联系。
物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。
乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念，是把电子看成一个带电的小球，他们认为，与地球绕太阳的运动相似，电子一方面绕原子核运转，相应有轨道角动量和轨道磁矩，另一方面又绕本身轴线自转，具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。
施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。
（现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。
）电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性，人们常用磁矩来描述磁性。
因此电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。
因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。
每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。
是原子磁矩的单位，。
因为原子核比电子重2000倍左右，其运动速度仅为电子速度的几千分之一，故原子核的磁矩仅为电子的千分之几，可以忽略不计。
孤立原子的磁矩决定于原子的结构。
原子中如果有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。
磁性材料·绪论(陈宝军)
Magnetic Materials
1
磁性材料
材料科学系 陈宝军 博士
2
授课提纲
绪 论 1. 磁学基本理论、物质的磁性 2. 各类磁性材料 ① 软磁材料 ② 硬磁材料 ③ 信息记录材料 ④ 磁致电阻材料 ⑤ 磁致伸缩材料 ⑥ 超导磁性材料 ⑦ 磁性液体
4/79
绪 论
一、磁的普遍性 二、磁学的发展概况 三、磁性材料 四、课程的基本情况 五、主要参考书目录
39/79
把磁性理论和磁性应用结合起来进行研究，作出杰出贡献的是 范弗列克(Van Vleck)和奈耳，并获得诺贝尔奖金。 1900-1930年间，先后确立了 金属电子论、顺磁性理论、分子 磁场、磁畴概念、X射线衍射分析、原子磁矩、电子自旋、波 动力学、铁磁性体理论、金属电子量子论、电子显微镜等相关 的理论。与此同时，各种分析手段也先后问世。在此基础上形 成了完整的磁学科学体系。 磁学科学 1950～1980年间，出现了种类繁多的磁性材料。磁性材料已成 磁性材料 为当代社会不可缺少的关键材料。
40/79
三、磁性材料
(1) 磁性材料：是指具有可利用磁学性质的材料。 磁性材料： 目前普遍所称的“磁性材料”，应该将“磁性”理解为 “可利用的物质的磁学性质”，因为后者包括的范围比一 可利用的物质的磁学性质 般料（按其功能）可分为：
易被外磁场磁化的磁芯材料； 磁芯材料 可产生持续磁场的永磁材料； 永磁材料 通过变化磁化方向进行信息记录的磁记录材料； 磁记录材料 通过光(或热)使磁化发生变化进行记录与再生的光 磁记录材料； 磁记录材料 在磁场作用下电阻发生变化的磁致电阻材料； 磁致电阻材料 因磁化使尺寸发生变化的磁致伸缩材料； 磁致伸缩材料 形状可以自由变化的磁性流体等。 磁性流体
第1章磁学与磁性材料基础知识汇总
★ 静磁现象
磁矩 磁化强度M 磁场强度H和磁感应强度B 磁化率和磁导率 退磁场 静磁能
★ 材料的磁化 磁化曲线
磁滞回线
物质的磁性分类
★ 磁性与磁性材料的分类
磁性材料分类
1
1.1 静磁现象
▼磁场 电荷周围存在电场，可以用电力线来表示
电荷之间存在相互作用
F
k
q1q2 r2
那么磁场呢？是否有和电场相似的性质呢？
HCl,NO,有机化合物中的自由基 少数含有偶数个电子的化合物：
O2,有机物中的双自由基等
35
3. 反铁磁性（Antiferromagnetism)
反铁磁性是1936年首先由法国科学家Neel从理论上预言、 1938年发现，1949年被中子实验证实的，它的基本特征是存在 一个磁性转变温度，在此点磁化率温度关系出现峰值。
上世纪 70 年代以后，随着非晶材料和纳米材料的兴起， 又发现了一些新的磁性类型，对它们的研究尚在深化之中， 课程只做初步介绍。
27
▼物质的磁性分类
按磁化率的大小，可将物质磁性分为五个种类：
★抗磁性 ★顺磁性 ★反铁磁性
普遍性 c 0 且绝对值也很小 d
遵守居里-外斯定律：c
P
T
C TP
0
存在奈尔温度 TN
（或离子），具有一定的磁矩，是无规分布的原子磁矩在外磁
场中的取向产生了顺磁性。此外，传导电子也具有一定的顺磁
性。
33
顺磁性
磁 场
顺磁性 cm=10-6 ~10-3 磁矩的排列与磁性的关系
34
顺磁性物质也很多，常见的顺磁性物质： 过渡族元素、稀土元素和锕系元素金属：Mn,Cr,W,La,Nd,
磁学基础与磁性材料
磁学基础与磁性材料1. 引言磁学是研究与磁场有关现象和材料性质的学科，包括磁场产生、磁场与物质相互作用等内容。
磁性材料是在外磁场的作用下表现出磁性的物质，具有广泛的应用领域，如电子设备、电力工业和医学等。
本文将介绍磁学基础与磁性材料的相关知识。
2. 磁学基础2.1 磁场磁场是指围绕物体的区域内存在磁力的场域，可以用磁感应强度(B)来表示。
磁场的基本特性包括方向和强度，方向由磁场的线方向表示，强度则表示单位面积上受到的磁场力。
2.2 磁矩在磁场中，物体会产生磁矩，磁矩又称为磁偶极矩，它是指物体在外磁场中所表现出来的磁特性。
磁矩的大小和方向取决于物体的形状、大小和组成。
2.3 磁性根据物质在外磁场中的行为，可以把物质分为顺磁性、抗磁性和铁磁性三类。
顺磁性物质在外磁场下会被吸引，抗磁性物质则会被排斥，而铁磁性物质则会被强烈地吸引。
3. 磁性材料3.1 铁磁性材料铁磁性材料是最常见的磁性材料，如铁、钴、镍等。
它们在外磁场作用下具有明显的磁性，能够保持磁性，并且可以产生较强的磁场。
铁磁性材料广泛应用于电机、变压器和磁盘等。
3.2 顺磁性材料顺磁性材料是指在外磁场下呈现出被吸引特性的材料，如铝、氧化铁等。
顺磁性材料的磁化强度与外磁场成正比，但是相对于铁磁性材料来说，顺磁性材料的磁化强度较小。
3.3 抗磁性材料抗磁性材料在外磁场下呈现出被排斥特性，如铜、银等。
与顺磁性材料不同，抗磁性材料的磁化强度与外磁场成反比。
4. 磁性材料的应用4.1 电子设备磁性材料在电子设备中有广泛的应用。
例如，用于计算机硬盘驱动器的磁盘片和读写头就是由磁性材料制成的。
此外，许多电子设备，如扬声器和电视机，也依赖磁性材料来转换电信号为声音和图像。
4.2 电力工业电力变压器中的铁芯和电磁线圈都是由铁磁性材料制成的。
这些材料能够产生强磁场，使能量传输更加高效。
另外，磁性材料也用于电力发电和输电系统中的设备，如发电机和变频器。
4.3 医学在医学领域，磁性材料被广泛应用于医学成像，如核磁共振成像（MRI）。
物理学中的磁学和磁性材料
物理学中的磁学和磁性材料磁学作为物理学的一个重要分支，研究磁场及其相互作用的现象和性质。
其中，磁性材料是磁学应用广泛的一类材料，它们是由具有自旋的电子构成的，具有磁性的特性。
本文将从磁学基础、磁性材料种类和应用方面进行介绍。
一、磁学基础在磁学中，磁场是一个重要的概念。
磁场是由运动的电荷或磁化的物质所产生的力场，是以磁感应强度B为单位的量来表示的。
磁感应强度B是一个磁场矢量，其方向指向磁场中的磁力线，大小表示单位面积上垂直于磁力线方向上的磁通量。
磁性物质在外加磁场的作用下会受到磁化，这是因为磁场中的磁力线会将自由电子的自旋转向和电子轨道绕转向对齐，从而形成相应的磁矩。
二、磁性材料种类磁性材料按其磁性特性可分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料是指易磁化成为磁导体的材料，如铁、钠、镍铁、铁镍钴等。
其主要特点是磁化强度低，居里温度高，磁滞损耗小，主要用于变压器、电感器、电子开关等电器部件和电子计算机存储媒介。
硬磁性材料是指不易磁化、难以还原成导磁体的材料，如钇铁、钴铁、铁氧体等。
其主要特点是磁化强度高，居里温度低，磁滞损耗大，主要用于电机、发电机、电磁铁等。
三、磁性材料应用磁性材料具有广泛的应用价值。
目前，磁性材料已在工业生产、生物医学、环境保护等领域得到广泛应用。
1. 工业生产方面，磁性材料广泛应用于电机、发电机、电磁铁、变压器、电感器、电子计算机等电器部件中。
其中，铁氧体是一种广泛应用于微波元器件的磁性材料，铁氧体衍射器、铁氧体陶瓷滤波器、铁氧体双偏振器等器件都是微波领域中常用的元器件。
2. 生物医学方面，磁性材料的应用主要是在医学成像方面，如磁共振成像技术(MRI)。
MRI技术利用磁性材料的磁性特性，通过在人体内部施加强磁场和射频电场，使人体内的水分子发生共振现象，最后利用计算机将成像数据进行处理并得到具有不同解剖结构的图像。
3. 环境保护方面，磁性材料还可用于水的污染治理。
磁性吸附材料具有高效分离和再生性能，能够有效地从水体中吸附含有重金属离子、有机物等污染物，是一种低成本、高效率的污染治理方法。
磁学基础与磁性材料
磁学基础与磁性材料磁学是研究磁场及其相互作用的一门学科，它在物理学、材料科学、电子工程等领域都有着重要的应用。
磁性材料作为磁学的重要组成部分，其性能和应用也备受关注。
本文将从磁学基础入手，介绍磁性材料的基本特性和应用。
首先，我们来了解一下磁学的基础知识。
磁学是研究磁场及其相互作用的学科，磁场是由电流、磁矩或者磁性物质产生的。
磁场可以通过磁感应强度、磁通量密度等物理量来描述。
而磁性材料是指在外加磁场下会产生磁化现象的材料，它们可以根据其磁性质分为铁磁性、铁磁性和顺磁性三种类型。
铁磁性材料是指在外加磁场下会产生明显磁化现象的材料，如铁、镍、钴等金属及其合金。
铁磁性材料在磁领域有着广泛的应用，比如用于制造电机、变压器、传感器等设备。
而铁磁性材料则是指在外加磁场下会产生微弱磁化现象的材料，如氧化铁、镍氧化物等。
铁磁性材料在电子领域有着重要的应用，比如用于制造磁存储器、磁传感器等设备。
顺磁性材料则是指在外加磁场下会产生微弱磁化现象的材料，如铝、锂等金属及其合金。
顺磁性材料在医学、生物等领域有着重要的应用，比如用于制造医疗设备、生物传感器等。
磁性材料的性能和应用受到其微观结构和磁性质的影响。
微观结构包括晶体结构、晶粒大小、晶界等因素，而磁性质包括饱和磁化强度、矫顽力、磁导率等参数。
这些因素决定了磁性材料的磁化特性、磁滞回线、磁导率曲线等重要性能。
因此，研究和控制磁性材料的微观结构和磁性质对于提高其性能和拓展其应用具有重要意义。
在磁性材料的应用方面，除了上文提到的电机、变压器、磁存储器、传感器等设备外，磁性材料还在电子、通讯、医学、生物等领域有着广泛的应用。
比如在电子领域，磁性材料被用于制造电感、变压器、磁芯等元件；在通讯领域，磁性材料被用于制造天线、滤波器、耦合器等设备；在医学和生物领域，磁性材料被用于制造医疗设备、生物传感器、磁性标记等产品。
总之，磁学基础和磁性材料是一个复杂而又有趣的领域，它涉及到物理学、材料科学、电子工程等多个学科的知识。
磁现象知识点总结(含常见磁现象解析)
磁现象知识点总结(含常见磁现象解析)磁现象知识点总结（含常见磁现象解析）一、磁现象简介磁现象是指物质在磁场作用下表现出的特征和行为。
磁现象的研究对于电磁学和材料学具有重要意义。
本文将总结一些常见的磁现象及其解析。
二、磁现象解析1. 磁吸引和磁排斥当两个磁体靠近时，它们会表现出两种不同的行为：磁吸引和磁排斥。
如果两个磁体的磁极相同（两极均为北极或两极均为南极），它们将互相排斥。
如果两个磁体的磁极相反（一个是北极，一个是南极），它们将互相吸引。
2. 磁铁的磁性磁铁是一种具有磁性的物体。
它能够吸引含铁物质并产生磁场。
磁铁的磁性来源于其内部的微观结构，主要与电子的自旋和轨道运动有关。
3. 磁化和去磁化当一个物体被置于外部磁场中时，它的内部原子或分子会重新排列，使得物体自身产生磁场的现象称为磁化。
而去磁化是指物体失去磁性的过程。
4. 磁场线磁场线可以用来描述磁场的分布情况。
磁场线从磁南极指向磁北极，并形成闭合曲线。
磁场线越密集，表示磁场越强。
5. 磁场的产生和消失磁场可以通过电流或磁体产生。
当通过导体中的电流时，会产生磁场。
磁体也能够产生磁场，这是由磁体内部的磁性原子或分子所引起的。
磁场可以通过断开电流或移除磁体来消失。
6. 磁化强度和磁场强度磁化强度是物体单位体积内的磁矩，也可以理解为物体自身的磁性程度。
磁场强度是在特定点上的磁场强度大小。
磁化强度和磁场强度之间存在一定的关系。
三、总结磁现象是物质在磁场作用下的特征和行为。
常见的磁现象包括磁吸引和磁排斥、磁铁的磁性、磁化和去磁化、磁场线、磁场的产生和消失以及磁化强度和磁场强度。
了解磁现象对于电磁学和材料学研究具有重要意义。
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磁学现象与物质的磁性人们很早就发现磁性材料具有特殊的功能特性。
公元前3世纪，《吕氏春秋·精通篇》中就出现“石，铁之母也。
以有磁石，故能引其子；石之不慈者，亦不能引也”的记载，叙述了磁性材料可以吸引特定的物质，如铁等。
在战国末期韩非所著的《有度篇》中已出现“故先王以立司南以端前夕”的记载；而在东汉王充的《论衡·是应篇》中出现了“司南之勺，投之于地，其柢指南”的记载，叙述了磁性材料具有南北极，可以指示南北方向的特性。
北宋沈括所著的《梦溪笔谈》中已有制作指南针的详尽描述，明朝《萍洲可谈》中出现船舶在苏门答腊海中航行时应用指南针的详细记载，叙述了磁性材料的应用。
在欧洲，人们在小亚细亚的Magnesia 地区发现了磁铁矿，因而人们把磁石叫做Magnet 。
人们虽然很早就发现了磁性的存在，但对磁性现象本质的认识却经历了相当长的时间。
1820年，奥斯特发现了电流的磁效应，1831年法拉第发现了电磁感应定律以及楞次发现的楞次定律，人们才逐渐揭开了磁性的奥秘。
随着原子结构的被揭露，尤其是量子力学的成就，人们对目前磁性的物理本质才有了一个大体满意的解释。
一、磁及磁现象的根源是电荷的运动1.1 一些基本的磁现象当电流通过一条导线，生成一个方向由右手定则指示的磁场。
如果大拇指指示正向电流I 的方向，四指就指示磁场B 的方向。
如果一条载流的长导线被卷成圆筒形，环绕圆筒线圈可观察到一个磁场；磁场的形状具有环环相叠的圆柱对称性，它的方向由右手定则规定。
此时，四指指示电流方向，拇指给出线圈内部的磁场方向。
外部的磁场具有圆环对称性。
而地球磁场源自地球熔融铁核的流动。
这种流动才使图中罗盘针的黑端指示出地理北极的方向。
假定一根棒状磁体按图1-3从一个线圈内部向外移开，在线圈绕组的两端可检测到一个电压脉冲。
电压源自线圈内磁力线的变化。
感生电压遵从Lenz 定律—如果线圈内的磁力线发生变化，由此在线圈内感生的电压是这样的．由它产生的电流决定的磁场与初始的变化方向相反。
图1-3标出了电压，由它的电流生成的磁场由线圈指向外(其方向同棒状磁体运动产生的变化相反)。
电压的方向也由右手定则规定。
磁力线的变化感生电压，决定了发电机和变压器的运转，以及抗磁性的材料行为。
图1-1一条载流导线的磁场图1-2圆筒线圈的磁场与图1-1和图1-2所示类似的观察是由Hans Christian Oersted 首先报道，并且在19世纪初Andre Ampere 已能用数学描述。
观察图1-3中所示现象由Michael Farady 首先报道，他据此以数学形式写出了磁感应定律。
1.2 材料的磁化任何有限尺寸的物体处于磁场中，都会使它占有的空间的磁场发生变化，这是由于磁场的作用使物质表现出一定的磁性，这种现象称为磁化。
有关物质磁化的理论可以用两种观点来描述：分子电流观点和等效磁荷观点。
1.2.1分子电流观点实验证明，向载流线圈内安放铁心可以增加磁感应通量ф。
根据安培分子环流假说的简单模型，铁心中的每个磁分子都相当于一个环形电流。
在没有外磁场作用时，各分子环流取向杂乱无章，它们的磁矩相互抵消，不显示宏观磁性。
如果线圈通以电流，由1-2可知相当于给铁心施加一个磁化场，则分子电流的磁矩将沿磁化场排列起来，则此时的铁心被磁化了。
在铁心内部，相邻环流的效果相互抵消，只有横截面边缘的环流未被抵消，这些未被抵消的分子环流等效为宏观沿横截面边缘的大环流，称为束缚电流。
磁化的铁心可以看作是通以电流的螺线管。
为了描述材料的磁化状态，通常引入磁化强度的概念。
我们把单位体积内的磁矩定义成磁化强度：式中V 为试样的某个宏观体积元；∑P m 为体积元内环电流磁矩的总和。
材料未磁化时，环电流的磁矩沿空间方向的取向统计分布，∑P m =0；材料磁化时，环电流磁矩沿外场排列起来，产生一个沿外场的磁化强度。
环电流磁矩定向排列的程度越高，磁化强度矢量也越大。
磁化强度在数值上的等于单位试样长度上束缚电流的大小，所以磁化强度的单位为A/m 。
1.2.2等效磁荷观点材料的磁分子是磁偶极子。
在介质未磁化时，各磁偶极子取向处于无序状态，其偶极矩的矢量和∑j m =0；试样不显示磁性。
施加一个磁化场后，偶极子受外场作用转向外场方向。
由于材料内部磁偶极子的整列，其极性在材料内部首尾相接互相抵消，因而磁化的宏观效果表现为试样两端出现磁极，称为磁性的极化。
从磁荷观点描述材料的磁化，通常引入磁极化强度矢量的概念，把单位体积内磁偶极矩的图1-3 线圈内磁力线的变化在线圈内产生感生电压 mp M V =∑矢量和定义为磁极化强度J根据电流环与磁偶极子的等效原理，磁性材料内一个磁矩为P m 的电流环，可以看成是一个偶极矩为j m =μ0P m 的磁偶极子。
所以分子电流中的磁化强度M 与等效磁荷观点中的磁极化强度J 之间的关系为：式中μ0=4π×10-7亨利/米（H/m ）为真空磁导率。
1.2.3 磁场的基本关系式对外磁场H 做出响应的材料，一般它的磁偶极矩P m 将发生变化。
宏观磁化密度由下式给出：式中χ为磁化率，它将M 和H 两个物理量联系起来，其曲线如图1.4所示。
显然，χ的大小表示着材料磁化的难易程度，是材料重要的磁参数，也是划分抗磁体、顺磁体和铁磁体的重要依据。
磁导率μ也可表征磁性材料磁化难易程度，它被定义为磁感应强度B 和磁场强度H 的比值真空中磁场产生的磁感应强度B 0如果设想某种磁介质充满磁场空间，由于材料磁化后增加了磁感应强度 则式中μr 为相对磁导率，是一个无量纲的纯数。
如果我们用B-H 的关系表示材料的磁化过程，与M-H 曲线比较可以看出，当外磁场增加到H s 时，M 已经达到饱和M s ，继续增加外场，M 将保持不变，B 的增加只是由于磁场强度H 增大的结果。
当外场无限增大时，μ趋近于μ0，与此相应χ趋近于0。
1.3、Maxwell 方程1865年，Maxwell 通过一组微分方程来描述了场B 、H 和E 的关系：上式中，ρ为电荷密度，J 为电流密度，B 为磁通量密度，E 为电场强度，H 为磁场强度。
式（1-1）表明电荷密度是E 场散度的来源。
mjJ V=∑0J Mμ=M Hχ=B Hμ=00B Hμ=1B Mμ=1000()(1)B B B H M Hμμχ=+=+=+00(1)rμμχμμ=+=图1.4 铁磁材料的磁化曲线1)-(1ερ=⋅∇E 2)-(10=⋅∇B tB E ∂∂-=⨯∇t E J B ∂∂+=⨯∇εμμ00(13)-(14)-根据Gauss 定理，体积积分可以转换成对包封该体积表面上矢量场发现分量的积分，即：由式(1-2)的散度方程用Gauss 定理可以得到下式：式(1-6)表明B 在闭合表面的任何地方都可能没有净流出，所以没有磁单极。
磁极通常都是成对出现，称之为偶极。
式(1-3)是Maxwell-Ampere 方程，表明B 场来源于自由电流密度，或来自一个电极化流。
B 场方向遵循右手定则，环绕J 按右手指向卷曲。
式(1-4)是Maxwell-Faraday 方程，表明一个时间相关的B 场能给出一个空间旋转的E 场垂直于B 变化的方向。
式中的负号是Lenz 定律的体现，B 场的变化感生一个反向电动力来反抗产生B 场变化的电流变化，换言之，变化的B 场感生一个电场，它的电流将产生一个磁场，该磁场与原磁场方向相反，反抗原初B 场的变化。
由Stokes 定理，一个旋量的面积分可以变换成一个矢量场沿封闭原面积路程的线积分，即：所以式(1-3)和(1-4)可以变换为：上式分别来自Faraday 和Ampere 。
Faraday 方程为通过面积A 的依赖时间的B 场的法线分量沿环绕该面积的闭合路程感生一个电压。
Ampere 方程为通过面积A 的电流密度J 的法线分量循环环绕该面积产生B 场。
这些方程是静电学和静磁学的基础。
二、所有物质都是磁性体无论何种物质，置于磁场之中都可以产生磁化，只不过是磁化的强弱不同而已，其磁性的起源都来自于原子的磁性。
2.1、原子的磁性原子的磁性来自于原子的磁矩，而原子的磁矩主要来自于微观电流环，而微观电流环由原子的运动产生，包括原子核的运动、电子的轨道运动和自旋运动等。
因而原子磁矩由三部分组成：电子的轨道磁矩、电子的自旋磁矩和原子核的磁矩。
考虑到原子核的磁矩很小，仅有电子磁矩的1/2000，因此一般只考虑电子的轨道磁矩和自旋磁矩。
2.1.1 电子的轨道磁矩在原子尺度范围，由Heisenberg 的测不准原理知，电子所带的电荷、电子所处的位置以及电子运动的速度等因素都不能同时以任意精度确定，而且这些因素的变化都不能取连续值，只能取一组分离的值来描述所观察到的现象。
因此，需用一个适合量子力学的形式来描述电子的轨道运动。
根据Schrodinger 方程，轨道磁矩可以表示为：⎰⎰⋅=⋅∇dA F x d F 3)()51(-⎰=⋅0dA B )61(-⎰⎰⋅=⋅⨯∇dlF dA F )()71(-)81(-E dl B dA ttφ∂∂⋅=-=-∂∂⎰⎰0B dl J dA J μμ⋅==⎰⎰(19)-式中l=n-1为轨道角量子数，n 为主量子数， 为波尔磁子。
在外磁场作用下，轨道磁矩在外场方向的投影值不是任意的，仅能取m l 为角动量方向的量子数，m l 共可取0，±1，±2等共2l+1个值。
这说明轨道磁矩在磁场中的投影是量子化的。
由式(2-2)知，当次电子层填满电子时，轨道磁矩在磁场方向投影值的和为零。
如3d 态电子，n=3-l=2。
当3d 态填满了10个电子后，则这10个电子的轨道磁矩在磁场方向投影值为[0+1+2+(-1)+(-2)]μB =0，也就是说轨道磁矩相互抵消，因而对原子磁矩没有贡献。
所以对磁性材料来说，最重要的是3d 过渡族元素和4f 镧系稀土元素，这两类元素都有未被填满的次电子层。
2.1.2 电子的自旋磁矩电子的自旋运动是量子力学的效应。
1924年，Uhlenbeck 和Goudsmit 提出，材料的光谱在磁场中的复杂分解是因为电子存在一个闪禀角动量，即电子的自旋。
量子力学证明电子自旋运动产生的自旋磁矩：s 为自旋量子数，它仅能取±1/2两个值。
自旋磁矩在磁场中的投影值为：m s 为自旋角动量方向量子数，m s 也仅能取±1/2两个值。
式(2-4)说明电子自旋磁矩在外磁场中的投影值与外磁场的方向相同或者相反。
大小均为 。
如果次电子层填满电子时，电子自旋磁矩在外场的方向的投影值的和同样也为零。
因此，在考虑原子磁矩时，填满了电子的次电子层的自旋磁矩就可不考虑了。
表2-1为3d 过渡族金属的电子结构，由此可知，Cu 、Zn 元素3d 电子层被填满，因而其轨道磁矩和自旋磁矩都为零，所以其为抗磁性金属。